(57)【要約】【課題】製造過程中での膜の剥離を抑制することができるトンネル磁気抵抗素子の製造方法及び不揮発性記憶装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１上に、電極２、反強磁性膜３、強磁性膜４、非磁性膜５、強磁性膜６、トンネル絶縁膜７、強磁性膜８、Ｔａ膜９、Ｒｕ膜１０及びＴａ膜１１を順に形成する。Ｔａ膜１１の厚さは、例えば０．５ｎｍ程度とする。なお、Ｔａ膜１１は形成後に自然酸化する。次に、ＴＭＲ膜２１の特性を向上させるための熱処理を行う。この熱処理の温度は、例えば２００℃乃至３００℃程度とする。従来の製造方法では、この熱処理の際に膜の剥離が生じ、更にこれに伴って孔及びしわの発生等の不具合が生じているが、本方法では、最表面にＴａ膜１１が形成されているため、このような不具合の発生が防止される。次に、Ｔａ膜１１等をパターニングする。【選択図】図１Ｂ
2007324215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の強磁性膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜上にトンネル絶縁膜を形成する工程と、
前記トンネル絶縁膜上に第２の強磁性膜を形成する工程と、
前記第２の強磁性膜の上方に、前記第２の強磁性膜に電気的に接続されるルテニウム膜を形成する工程と、
前記ルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜及び第２の強磁性膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理を行う工程の後に、前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜、第２の強磁性膜及びルテニウム膜の加工を行うと共に、前記金属膜が酸化した膜又は前記金属酸化膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜として、タンタル膜、アルミニウム膜、銅膜、マグネシウム膜及びチタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項４】
前記金属膜又は金属酸化膜の厚さを０．２ｎｍ乃至５ｎｍとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項５】
前記トンネル絶縁膜として、酸化マグネシウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項６】
スイッチング素子を形成する工程と、
前記スイッチング素子に接続される第１の強磁性膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜上にトンネル絶縁膜を形成する工程と、
前記トンネル絶縁膜上に第２の強磁性膜を形成する工程と、
前記第２の強磁性膜の上方に、前記第２の強磁性膜に電気的に接続されるルテニウム膜を形成する工程と、
前記ルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜及び第２の強磁性膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属膜として、タンタル膜、アルミニウム膜、銅膜、マグネシウム膜及びチタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする請求項６に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【請求項８】
前記金属膜又は金属酸化膜の厚さを０．２ｎｍ乃至５ｎｍとすることを特徴とする請求項６又は７に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【請求項９】
前記トンネル絶縁膜として、酸化マグネシウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル磁気抵抗膜（ＴＭＲ膜）を備えた種々の装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量化に伴い、磁気記録媒体の記録方式が面内記録から垂直磁気記録方式へ移行しつつある。これに伴い、読み取り用磁気ヘッドとしても、磁気記録媒体の記録面内にセンス電流を流すＣＩＰ（current in plane）よりも、記録面に垂直に電流を流すＣＰＰ（current perpendicular to plane）方式が重要視されてきている。このようなＣＰＰ方式の磁気ヘッドには、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：giant magnetoresistance）効果を利用したＧＭＲヘッド及びトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：tunnel magnetoresistance）効果を利用したＴＭＲヘッドがある。これらを比較すると、ＴＭＲヘッドによりＧＭＲヘッドよりも１０倍以上の抵抗変化率が得られる。また、ＴＭＲヘッドの歩留まりも比較的良好である。従って、近年では、ＴＭＲヘッドが垂直記録方式の読み取りヘッドの主流となりつつある。ＴＭＲヘッドには、２つの強磁性膜の間にトンネル絶縁膜が挟まれて構成されたＴＭＲ膜が含まれている。
【０００３】
開発当初のＴＭＲ膜では、酸化アルミ（Ａｌ2Ｏ3）膜をトンネル絶縁膜としたもの（ＡｌＯx−ＴＭＲ膜）が一般的であり、磁気抵抗（ＭＲ：Magnetoresistance ratio）比は最大で７０％程度であった（非特許文献１）。また、近時、ＭｇＯ膜をトンネル絶縁膜として用いたＴＭＲ膜が開発された。このＴＭＲ膜（ＭｇＯ−ＴＭＲ膜）では、３００％を超える抵抗変化率（磁気抵抗比）が得られている（非特許文献２）。この値は、ＧＭＲ効果を利用した場合の磁気抵抗比の１００倍以上である。このため、ＭｇＯ−ＴＭＲ膜のＴＭＲヘッドへの応用が大きく注目されており、その研究開発が活発に行われている。
【０００４】
しかしながら、本願発明者らが研究を行った結果、ＴＭＲヘッドの作製過程において、孔及びしわの発生等の不具合が生じ、更に膜の剥離も生じていることが分かった。この様子を図５に示す。図５に示す光学顕微鏡写真は、ＭｇＯ膜をトンネル絶縁膜とし、最表面にＲｕ膜を形成した試料のものである。図５の中央には、孔が発生しており、その周囲に多数のしわが発生している。このような不具合は、歩留り及び信頼性の低下に繋がりかねない。
【０００５】
特許文献１及び２には、ＴＭＲ膜上にキャップ層として、Ｔａ膜とＲｕ膜との積層体又はＴａ膜等を形成する技術が開示されているが、膜の剥離を回避することはできない。また、Ｔａ膜を最表面に残存させた場合には、自然酸化の影響により十分な電気的特性を確保することができない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１６３２１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２８００３号公報
【非特許文献１】Dexin Wagn et. al., IEEE Trans. on Magn., vol. 40, No. 4, (2004)
【非特許文献２】Shoji Ikeda et. al., Japanese Journal of Applied Physics, vol. 44, L 1442-L 1445 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、製造過程中での膜の剥離を抑制することができるトンネル磁気抵抗素子の製造方法及び不揮発性記憶装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねたところ、Ｒｕ膜をキャップ層として最表面に配置する従来のＴＭＲヘッドでは、ＴＭＲ膜及び電極等を形成した後の熱処理の際にトンネル絶縁膜の近傍において膜の剥離が生じていることが判明した。この剥離の原因は、トンネル絶縁膜とそれを挟む強磁性膜（金属膜）との密着性が低くなっているためであると考えられる。
【０００９】
更に、本願発明者らが鋭意検討を行ったところ、熱処理の前に最表面のＲｕ膜の表面に水素及び水分が吸着している場合にしわ等の発生が生じていることが判明した。一方、Ｒｕ膜の上にＴａ膜を形成した場合には、その表面への水素及び水分の吸着量が少なく、しわ等の不具合が発生しないことが判明した。そして、このような検討結果に基づき、本願発明者らは、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１０】
本発明に係るトンネル磁気抵抗素子の製造方法では、第１の強磁性膜を形成した後、前記第１の強磁性膜上にトンネル絶縁膜を形成する。次に、前記トンネル絶縁膜上に第２の強磁性膜を形成する。次いで、前記第２の強磁性膜の上方に、前記第２の強磁性膜に電気的に接続されるルテニウム膜を形成する。その後、前記ルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成する。そして、前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜及び第２の強磁性膜の熱処理を行う。
【００１１】
本発明に係る不揮発性記憶装置の製造方法では、スイッチング素子を形成した後、前記スイッチング素子に接続される第１の強磁性膜を形成する。次に、前記第１の強磁性膜上にトンネル絶縁膜を形成する。次いで、前記トンネル絶縁膜上に第２の強磁性膜を形成する。その後、前記第２の強磁性膜の上方に、前記第２の強磁性膜に電気的に接続されるルテニウム膜を形成する。続いて、前記ルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成する。そして、前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜及び第２の強磁性膜の熱処理を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ルテニウム膜を形成してから熱処理を行うまでの間にルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成しているため、熱処理の際の膜の剥離等の不具合を抑制することができる。また、この膜は装置に不可欠なものではなく、その後に除去することも可能であるため、抵抗が高すぎる場合等には除去してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１Ａ乃至図１Ｄは、本発明の第１の実施形態に係るＴＭＲヘッドの製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１５】
先ず、図１Ａに示すように、基板１上に、例えばスパッタリング法により、電極２、反強磁性膜３、強磁性膜４、非磁性膜５、強磁性膜６、トンネル絶縁膜７、強磁性膜８、Ｔａ膜９、Ｒｕ膜１０及びＴａ膜１１を順に形成する。基板１としては、例えばアルチック基板又はＳｉ基板等を用いることができる。電極２としては、例えばＴａ膜又はＲｕ膜等を形成する。電極２の厚さは、例えば５ｎｍ乃至４０ｎｍ程度とする。反強磁性膜３としては、例えばＩｒＭｎ膜又はＰｔＭｎ膜等を形成する。ＩｒＭｎ膜を形成する場合、その厚さは、例えば５ｎｍ乃至１０ｎｍ程度とする。一方、ＰｔＭｎ膜を形成する場合、その厚さは、例えば１０ｎｍ乃至２５ｎｍ程度とする。強磁性膜４及び６としては、例えばＣｏＦｅ膜又はＮｉＦｅ膜等を形成する。強磁性膜４及び６の厚さは、例えば２ｎｍ程度とする。非磁性膜５としては、例えばＲｕ膜、Ｒｈ膜又はＣｒ膜等を形成する。非磁性膜５の厚さは、例えば１ｎｍ程度とする。トンネル絶縁膜７としては、例えばＭｇＯ膜、Ａｌ2Ｏ3膜又はＴｉＯx膜等を形成する。トンネル絶縁膜７の厚さは、例えば１ｎｍ程度とする。強磁性膜８としては、例えばＣｏＦｅ膜又はＮｉＦｅ膜等を形成する。強磁性膜８の厚さは、例えば４ｎｍ乃至６ｎｍ程度とする。Ｔａ膜９の厚さは、例えば５ｎｍ程度とする。Ｒｕ膜１０の厚さは、例えば１０ｎｍ程度とする。Ｔａ膜１１の厚さは、例えば０．５ｎｍ程度とする。なお、Ｔａ膜１１は形成後に自然酸化する。
【００１６】
強磁性膜４、非磁性膜５及び強磁性膜６から磁化固定層が構成される。また、この磁化固定層、トンネル絶縁膜７及び強磁性層８からＴＭＲ膜２１が構成される。このような積層フェロ構造の磁化固定層を用いることにより、磁化固定層からの磁界の漏れが抑制され、磁化自由層として機能する強磁性層８内の磁化への悪影響が抑制される。
【００１７】
上述のような積層体を形成した後には、ＴＭＲ膜２１の特性を向上させるための熱処理を行う。この熱処理の温度は、例えば２００℃乃至３００℃程度とする。従来の製造方法では、この熱処理の際に膜の剥離が生じ、更にこれに伴って孔及びしわの発生等の不具合が生じているが、本実施形態では、最表面にＴａ膜１１が形成されているため、このような不具合の発生が防止される。
【００１８】
次に、図１Ｂに示すように、Ｔａ膜１１、Ｒｕ膜１０、Ｔａ膜９、強磁性膜８、トンネル絶縁膜７、強磁性膜６、非磁性膜５、強磁性膜４、反強磁性膜３及び電極２を、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によりパターニングする。このとき、Ｔａ膜９がエッチングマスクの一部として機能する。
【００１９】
次いで、イオンミリング法等により、Ｒｕ膜１０、Ｔａ膜９、強磁性膜８、トンネル絶縁膜７、強磁性膜６、非磁性膜５、強磁性膜４、反強磁性膜３及び電極２を所望の平面形状に加工する。このとき、図１Ｃに示すように、極めて薄いＴａ膜１１は消失する。Ｒｕ膜１０及びＴａ膜９が強磁性膜８を保護するキャップ層として機能する。
【００２０】
その後、図１Ｄに示すように、全面にＳｉ酸化膜等の絶縁膜１２を形成し、この層間絶縁膜１２にＲｕ膜１０まで達する開口部を形成する。そして、この開口部を介してＲｕ１０に接する電極１３を形成する。このようにしてＴＭＲヘッドが完成する。
【００２１】
このような製造方法によれば、熱処理の際にＲｕ膜１０がＴａ膜１１に覆われているため、膜の剥離等の不具合が抑制される。従って、歩留り及び信頼性の低下を抑制することができる。また、Ｔａ膜１１が酸化すると、その抵抗が著しく上昇するが、その後の加工の際にＴａ膜１１が除去される。また、Ｔａ膜１１が除去された後にはＲｕ膜１０の表面が自然酸化するが、Ｒｕ膜１０が酸化しても、その抵抗の上昇は許容される程度である。従って、自然酸化に伴う不具合は生じない。このような電気的特性に悪影響が及ばないことは、本願発明者らが実際に作製した４端子素子に対する試験においても確認されている。
【００２２】
実際に、本願発明者らが第１の実施形態に倣って成膜及び熱処理を行ったところ、図２に示すように、膜の剥離は生じなかった。図２中の▲が第１の実施形態に倣った処理を行った場合の結果を示している。一方、図２中の■は、Ｒｕ膜１０上にＴａ膜１１を形成しなかった場合の結果を示している。なお、この試験では、基板１としてシリコンウェハを使用した。図２の横軸は、シリコンウェハ内の測定位置を示している。このような結果は、Ｔａ膜１１の替わりにＡｌ、Ｃｕ、Ｍｇ又はＴｉを形成した場合にも得られた。つまり、Ｒｕよりも酸素との結合力が強い金属の膜を形成した場合に膜の剥離が抑制されるという結果が得られた。
【００２３】
なお、第１の実施形態では、Ｔａ膜１１を形成し、その後にＴａ膜１１が自然酸化しているが、Ｒｕ膜１０上に金属酸化膜を直接形成しても本発明の効果が得られる。金属酸化膜の形成は、例えば蒸着により行うことができる。このような金属酸化膜としては、例えば酸化タンタル膜、酸化アルミニウム膜、酸化銅膜、酸化マグネシウム膜及び酸化チタン膜等が挙げられる。
【００２４】
ここで、第１の実施形態によって製造されるＴＭＲヘッドを備えた磁気ディスク装置の一例としてハードディスクドライブについて説明する。図３は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の内部の構成を示す図である。
【００２５】
このハードディスクドライブ１００のハウジング１０１には、回転軸１０２に装着されて回転する磁気ディスク１０３と、磁気ディスク１０３に対して情報記録及び情報再生を行う磁気ヘッドが搭載されたスライダ１０４と、スライダ１０４を保持するサスペンション１０８と、サスペンション１０８が固着されてアーム軸１０５を中心に磁気ディスク１０３表面に沿って移動するキャリッジアーム１０６と、キャリッジアーム１０６を駆動するアームアクチュエータ１０７とが収容されている。磁気ヘッドとして、第１の実施形態によって製造されたＴＭＲヘッドが用いられている。このようなＨＤＤを製造する際には、ハウジング１０１内の所定の位置に磁気ディスク１０３及び磁気ヘッド等を収容すればよい。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、図４に示すような不揮発性磁気記憶装置（ＭＲＡＭ：magnetic random access memory）を製造する。図４は、ＭＲＡＭの構成を示す模式図である。
【００２７】
ＭＲＡＭでは、互いに平行に複数のビット線５０が配置され、更に、これらのビット線５０と交差する複数の書き込みワード線５１が配置されている。そして、ビット線５０とワード線５１とが交差する各位置にＴＭＲ膜５２が形成されている。このようなＭＲＡＭは、次のようにして製造することができる。図５Ａ乃至図５Ｄは、本発明の第２の実施形態に係る半導体記憶装置（ＭＲＡＭ）の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２８】
先ず、図５Ａに示すように、シリコン基板３１の表面に、ソース不純物拡散層３３ｓ及びドレイン不純物拡散層３３ｄを備えた複数のＭＯＳトランジスタ３２をアレイ状に形成する。ＭＯＳトランジスタ３２はスイッチング素子として機能し、その数はＴＭＲ膜５２と同数とする。また、複数のＭＯＳトランジスタ３２の間でゲート電極を共有させ、このゲート電極を読み出しワード線とする。次に、ＭＯＳトランジスタ３２を覆うＳｉＯ2等からなる層間絶縁膜３４を形成し、その表面を平坦化する。次いで、層間絶縁膜３４に、夫々ソース不純物拡散層３３ｓ及びドレイン不純物拡散層３３ｄまで達する開口部を形成する。その後、開口部内に、ソース不純物拡散層３３ｓに接する導電プラグ３５ｓ及びドレイン不純物拡散層３３ｄに接する導電プラグ３５ｄを形成する。続いて、層間絶縁膜３４上にＡｌ膜等の導電膜を形成し、これをパターニングすることにより、導電プラグ３５ｓに接する配線３６、導電プラグ３５ｄに接する導電パッド３７、及び書き込みワード線５１を形成する。配線３６及び書き込みワード線５１は、読み出しワード線（ＭＯＳトランジスタ３２のゲート電極）と平行に延びるように形成する。
【００２９】
次に、配線３６、導電パッド３７及び書き込みワード線５１を覆うＳｉＯ2等からなる層間絶縁膜３８を形成し、その表面を平坦化する。次いで、層間絶縁膜３８に導電パッド３７まで達する開口部を形成する。その後、開口部内に、導電パッド３７に接する導電プラグ３９を形成する。続いて、層間絶縁膜３８上にＡｌ膜等の導電膜を形成し、これをパターニングすることにより、導電プラグ３９に接する配線４０を形成する。
【００３０】
次に、図５Ｂに示すように、全面に、反強磁性膜４１、強磁性膜４２、トンネル絶縁膜４３、強磁性膜４４、Ｔａ膜４５、Ｒｕ膜４６及びＴａ膜４７を、例えばスパッタリング法により順次形成する。反強磁性膜４１としては、例えばＩｒＭｎ膜又はＰｔＭｎ膜等を形成する。強磁性膜４２及び４４としては、例えばＣｏＦｅ膜又はＮｉＦｅ膜等を形成する。トンネル絶縁膜４３としては、例えばＭｇＯ膜、Ａｌ2Ｏ3膜又はＴｉＯx膜等を形成する。Ｔａ膜４７の厚さは、例えば０．５ｎｍ程度（１原子層程度）とする。なお、Ｔａ膜４７は形成後に自然酸化する。本実施形態では、強磁性層４２、トンネル絶縁膜４３及び強磁性層４４からＴＭＲ膜４８が構成される。
【００３１】
上述のような積層体を形成した後には、ＴＭＲ膜４８の特性を向上させるための熱処理を行う。この熱処理の温度は、例えば２００℃乃至３００℃程度とする。従来の製造方法では、この熱処理の際に膜の剥離が生じ、更にこれに伴って孔及びしわの発生等の不具合が生じているが、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、最表面にＴａ膜４７が形成されているため、このような不具合の発生が防止される。
【００３２】
次に、図５Ｃに示すように、Ｔａ膜４７、Ｒｕ膜４６、Ｔａ膜４５、強磁性膜４４、トンネル絶縁膜４３、強磁性膜４２及び反強磁性膜４１を、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によりパターニングする。このとき、Ｔａ膜４７、Ｒｕ膜４６、Ｔａ膜４５、強磁性膜４４、トンネル絶縁膜４３、強磁性膜４２及び反強磁性膜４１の残存部を、書き込みワード線５１の上方に位置させる。
【００３３】
次いで、図５Ｄに示すように、全面にＳｉＯ2等からなる層間絶縁膜４９を形成し、Ｒｕ膜４６が露出するまで層間絶縁膜４９を平坦化する。即ち、Ｔａ膜４７を除去する。この結果、Ｒｕ膜４６の表面が自然酸化するが、これに伴う抵抗の上昇は許容される程度である。その後、層間絶縁膜４９上にＡｌ膜等の導電膜を形成し、これをパターニングすることにより、ビット線５０を形成する。このとき、ビット線５０を、書き込みワード線５１と交差させる。
【００３４】
このような第２の実施形態では、ＭＲＡＭの製造に当たり、熱処理の際にＲｕ膜４６がＴａ膜４７に覆われているため、第１の実施形態と同様に、膜の剥離等の不具合が抑制される。従って、歩留り及び信頼性の低下を抑制することができる。
【００３５】
ここで、図４に示すＭＲＡＭの動作について説明する。
【００３６】
書き込み動作時には、書き込みの対象とするＴＭＲ膜４８を挟んで交差するビット線５０及び書き込みワード線５１に電流を流す。この結果、当該ＴＭＲ膜４８の周囲に磁界が形成され、磁化自由層として機能する強磁性膜４４内の磁化の向きが制御される。そして、強磁性膜４４内の磁化の向きが、磁化固定層として機能する強磁性膜４２内の磁化の向きと同方向であるか、逆方向であるかに応じて２種類（０又は１）のデータが記憶される。
【００３７】
一方、読み出し動作時には、読み出しの対象とするＴＭＲ膜４８に接続されたＭＯＳトランジスタ３２をオンにすると共に、ビット線５０に電流を流す。ＴＭＲ膜４８の抵抗は、強磁性膜４２及び４４内の磁化の向きが互いに同方向であれば低いが、互いに逆方向であれば高い。従って、ビット線５０と配線３６との間の電位差を検出することにより、ＴＭＲ膜４８内の磁化の状態が識別され、いずれのデータが記憶されているかを読み出すことができる。
【００３８】
なお、Ｒｕ膜の上に形成するＴａ膜等の金属膜又は金属酸化膜の厚さは、０．２ｎｍ乃至５ｎｍとすることが好ましい。この膜の厚さが０．２ｎｍ未満であると、従来と同様に、水分等の吸着が生じ、膜の剥離等の不具合が生じることがある。また、Ｒｕ膜上の金属膜又は金属酸化膜は、加工時のマスクとしても機能し得るため、この厚さが５ｎｍを超えると、断面形状が台形状となることがあり、磁気ヘッドに要求される磁気的安定性が十分なものにならないことがある。
【００３９】
また、Ｔａ膜等の金属膜又は金属酸化膜は、この膜が導電性を示すのであれば除去する必要はないが、ＴＭＲヘッドに使用する場合、その厚さは５ｎｍ以下とすることが好ましい。これは、リードギャップとよばれるＴＭＲヘッドの検出部（主として磁化自由層）と磁気ディスクとの距離を短縮すると共に、加工時の形状を安定させるためである。リードギャップを短くするためには、ＴＭＲヘッドを構成する両電極間の厚さを薄くする必要があるが、Ｒｕ膜上の金属膜又は金属酸化膜の厚さが５ｎｍを超えると、この薄膜化が困難となる。
【００４０】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００４１】
（付記１）
第１の強磁性膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜上にトンネル絶縁膜を形成する工程と、
前記トンネル絶縁膜上に第２の強磁性膜を形成する工程と、
前記第２の強磁性膜の上方に、前記第２の強磁性膜に電気的に接続されるルテニウム膜を形成する工程と、
前記ルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜及び第２の強磁性膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４２】
（付記２）
前記第２の強磁性膜を形成する工程と前記ルテニウム膜を形成する工程との間に、前記第２の強磁性膜上にタンタル膜を形成する工程を有することを特徴とする付記１に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４３】
（付記３）
前記熱処理を行う工程の後に、前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜、第２の強磁性膜及びルテニウム膜の加工を行うと共に、前記金属膜が酸化した膜又は前記金属酸化膜を除去する工程を有することを特徴とする付記１に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４４】
（付記４）
前記熱処理を行う工程の後に、前記金属膜が酸化した膜又は前記金属酸化膜を除去する工程を有することを特徴とする付記１又は２に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４５】
（付記５）
前記金属膜として、タンタル膜、アルミニウム膜、銅膜、マグネシウム膜及びチタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４６】
（付記６）
前記金属酸化膜として、タンタル、アルミニウム、銅、マグネシウム及びチタンからなる群から選択された１種の金属の酸化膜を形成することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４７】
（付記７）
前記金属膜又は金属酸化膜の厚さを０．２ｎｍ乃至５ｎｍとすることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４８】
（付記８）
前記トンネル絶縁膜として、酸化マグネシウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【００４９】
（付記９）
スイッチング素子を形成する工程と、
前記スイッチング素子に接続される第１の強磁性膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜上にトンネル絶縁膜を形成する工程と、
前記トンネル絶縁膜上に第２の強磁性膜を形成する工程と、
前記第２の強磁性膜の上方に、前記第２の強磁性膜に電気的に接続されるルテニウム膜を形成する工程と、
前記ルテニウム膜上に金属膜又は金属酸化膜を形成する工程と、
前記第１の強磁性膜、トンネル絶縁膜及び第２の強磁性膜の熱処理を行う工程と、
を有することを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法。
【００５０】
（付記１０）
前記第２の強磁性膜を形成する工程と前記ルテニウム膜を形成する工程との間に、前記第２の強磁性膜上にタンタル膜を形成する工程を有することを特徴とする付記９に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【００５１】
（付記１１）
前記熱処理を行う工程の後に、前記金属膜が酸化した膜又は前記金属酸化膜を除去する工程を有することを特徴とする付記９又は１０に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【００５２】
（付記１２）
前記金属膜として、タンタル膜、アルミニウム膜、銅膜、マグネシウム膜及びチタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする付記９乃至１１のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【００５３】
（付記１３）
前記金属酸化膜として、タンタル、アルミニウム、銅、マグネシウム及びチタンからなる群から選択された１種の金属の酸化膜を形成することを特徴とする付記９乃至１２のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【００５４】
（付記１４）
前記金属膜又は金属酸化膜の厚さを０．２ｎｍ乃至５ｎｍとすることを特徴とする付記９乃至１３のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【００５５】
（付記１５）
前記トンネル絶縁膜として、酸化マグネシウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜からなる群から選択された１種の膜を形成することを特徴とする付記９乃至１４のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係るＴＭＲヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに引き続き、ＴＭＲヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに引き続き、ＴＭＲヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに引き続き、ＴＭＲヘッドの製造方法を示す断面図である。
【図２】膜の剥離の発生状況を示すグラフである。
【図３】ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の内部の構成を示す図である。
【図４】ＭＲＡＭの構成を示す模式図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態に係る半導体記憶装置（ＭＲＡＭ）の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに引き続き、ＭＲＡＭの製造方法を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに引き続き、ＭＲＡＭの製造方法を示す断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに引き続き、ＭＲＡＭの製造方法を示す断面図である。
【図６】孔及びしわの発生を示す光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５７】
１：基板
２、１３：電極
３、４１：反磁性膜
４、６、８、４２、４４：強磁性膜
５：非磁性膜
７、４３：トンネル絶縁膜
９、１１、４５、４７：Ｔａ膜
１０、４６：Ｒｕ膜
１２：絶縁膜
【図１Ａ】
2007324215.tif 000003
【図１Ｂ】
2007324215.tif 000004
【図１Ｃ】
2007324215.tif 000005
【図１Ｄ】
2007324215.tif 000006
【図２】
2007324215.tif 000007
【図３】
2007324215.tif 000008
【図４】
2007324215.tif 000009
【図５Ａ】
2007324215.tif 000010
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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